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Jul 06, 2023

シリコン IGBT は電気自動車用インバータを目指す

Spencer Chin | 6 settembre 2022 Renesas Electronics Corporation

スペンサー・チン | 2022 年 9 月 6 日

ルネサス エレクトロニクス株式会社は、次世代電気自動車（EV）インバータ用の新世代 Si-IGBT（シリコン絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ）を開発しました。 IGBT 用のシリコンベース AE5 プロセスは、同社の現行世代 AE4 製品と比較して電力損失の 10% 削減を達成します。 ルネサスは、新しい IGBT による電力の節約により、EV 開発者がバッテリー電力を節約し、航続距離を延ばすのに役立つと期待しています。 同社によれば、新製品は従来品よりも約10％小型化されているという。

ルネサスによれば、新しいIGBTは、IGBT間のパラメータ変動を最小限に抑え、IGBTの並列動作時の安定性を提供することで、モジュールとしての性能と安全性を大幅に向上させたという。 これらの機能により、エンジニアは高性能を実現する小型のインバーターをより柔軟に設計できるようになります。

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IGBTシリーズは400～800Vインバータを対象として750V耐圧（220A、300A）、1200V耐圧（150A、200A）の4製品をラインアップしています。 IGBT は、-40°C ～ 175°C の接合温度範囲で動作し、1.3 V のオン電圧 Vce (飽和電圧) で性能特性を維持します。デバイスは、逆バイアス安全動作領域 (RBSOA) を維持します。接合温度 175°C で最大 Ic 電流パルスは 600 A、400 V で短絡耐時間は 4 µs です。

IGBT の小さなチップ サイズ (100 mm2/300 A) により、低電力損失と高入力抵抗が最適化されます。 このチップ設計により、ゲート抵抗 (Rg) の温度依存性が 50% 低減されます。 これにより、高温でのスイッチング損失、低温でのスパイク電圧、短絡耐時間が最小限に抑えられ、高性能設計がサポートされます。 このデバイスは、同じ電流密度で以前のデバイスよりもわずかに高い電力効率を提供し、EV がより長い距離を走行し、より少ないバッテリーを使用できるようにします。

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ルネサスは、那珂市にあるルネサスの工場にあるルネサスの200mmおよび300mmウェーハラインで、2023年上半期にAE5世代IGBTを量産する予定です。 その後、ルネサスは甲府市にある新しい300mmウェーハ工場で2024年上半期から生産を増強する予定だ。

開発者を支援するために、ルネサスは、IGBT、マイクロコントローラ、電源管理 IC (PMIC)、ゲート ドライバ IC、およびファスト リカバリ ダイオード (FRD) を組み合わせた実用的なハードウェア リファレンス デザインである xEV インバータ リファレンス ソリューションを提供しています。 ルネサスは、リファレンス デザインのハードウェア実装である xEV インバーター キットも提供しています。 ルネサスは、これらのハードウェアおよびソフトウェア開発キットに新世代 IGBT を追加して、より小さな設置面積でさらに優れた電力効率とパフォーマンスを実現する予定です。

750V耐圧300Aバージョンのサンプルも販売中です。

Spencer Chin は、エレクトロニクス ビートをカバーする Design News の上級編集者です。 ビジネス/サプライチェーンとテクノロジーの両方の観点から、コンポーネント、半導体、サブシステム、電源、およびエレクトロニクスのその他の側面の開発をカバーする長年の経験があります。 彼への連絡先は [email protected]

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